容器化简介：架起 IT与OT之间的桥梁

容器化是一种虚拟化技术，至少自2008年以来就已存在。它是一种软件部署方式，将运行所需的一切打包在一个包中，包括应用程序及其所有依赖。虽然历史上它主要用于IT环境，但最近在OT中也越来越受关注。自2013年以来，由Docker®推广的现代容器化技术，使得在各种环境中高效、便携地部署应用程序成为可能。开放容器计划（OCI）已制定了专注于容器化用户体验的行业标准。容器化使得能够运行原本受限于设备或操作系统的应用程序。本文旨在展示容器化在简化IT和OT环境中的应用程序部署方面的强大能力，从而提升现代工业控制系统（ICS）的效率。

容器与虚拟机

与容器最容易进行比较的是虚拟机（VM），因为两者都是虚拟化类型。一个关键区别在于，容器无需整个来宾操作系统即可运行，而虚拟机则需要，并且会将一切虚拟化到抽象的物理层。虚拟机需要大量CPU和内存，限制了资源受限环境下的可扩展性。容器共享主机操作系统内核，使其轻量且快速，启动时间以秒计，而虚拟机则以分钟计。这种效率源于仅打包应用程序、库和配置。例如，容器化应用程序在开发人员的笔记本电脑或云服务器上运行完全一致，确保在开发、测试以及对工业控制系统来说最重要的生产环境中的一致性。

基础设施：提供虚拟化基础资源的物理硬件，例如服务器、存储和网络设备。

主机操作系统：直接安装在物理硬件上的主要操作系统，用于管理资源并运行虚拟机监控程序。

虚拟机监控程序：创建和管理虚拟机的软件层，在主机和客户操作系统之间分配资源。

客户操作系统：在虚拟机内运行的操作系统，与主机操作系统隔离，用于执行应用程序。它依赖于虚拟机监控程序来访问虚拟化硬件资源。

工业控制系统中的容器

容器的一个关键优势，尤其是在 ICS 领域，是容器所需的空间量——因为工业互联网 (IIoT) 设备通常内存较小、处理能力较低。容器对于 ICS 系统非常重要，因为它们极为轻量且灵活，可被众多 IIoT 设备使用。在 ICS 中，容器支持边缘计算以实现实时分析，例如监控 SCADA 系统或在 IIoT 设备上处理传感器数据。容器还通过在混合环境中实现一致部署，支持 OT-IT 融合。

此外，容器还具备可扩展性，既可在小型边缘设备上部署轻量级服务，也可在服务器集群上进行大规模编排部署，从而支持从边缘到云的分布式架构。由于容器捆绑了依赖，简化了安装流程，并确保在不同环境中一致执行，无依赖冲突，因此兼容性得到提升。安全性也得到增强，因为容器可按照已发布的最佳实践构建，部署到运行时主机时需身份验证，无需管理权限，这与在 Windows 系统上进行传统软件安装不同。容器还支持快速恢复和迁移，通过重新部署容器化应用实现快速升级或系统恢复，最大限度减少停机时间。最后，容器将在可预见的未来持续存在，因为它们契合现代 IT 发展趋势，确保 ICS 系统能够适应不断变化的技术需求。

Rockwell Automation 在 FactoryTalk® 产品线中的一个容器应用示例是 FactoryTalk Analytics GuardianAI，该产品仅以容器形式交付。它是一款可在工厂车间边缘设备上运行预测性维护算法的应用，资源占用极低，无需编码技能。

ThinManager® 和 FactoryTalk® Optix™

最近，FactoryTalk 产品线又新增了一种容器化解决方案。现在可以分别在 1.6 和 14.1 版本中，通过 FactoryTalk Optix 应用容器与 ThinManager 进行部署。FactoryTalk Optix 是一款增强 HMI 和数据可视化体验的软件平台，并提升了边缘计算和数据管理能力。ThinManager 设备通过使用瘦客户端（硬件轻量、几乎无操作系统要求的设备）简化工业控制系统，部分原因在于其可运行容器。这意味着 HMI 的基础设施需求可大幅降低。ThinManager 的集中管理实现了可扩展且一致的部署，降低硬件成本、简化更新流程，并提升安全性。更详细的介绍可参见此 视频或未来的专门帖子。